Monitoring of Water Content and Electrical Conductivity in Paddy Soil Profile by Time Domain Reflectometry

Time Domain Reflectometry를 이용한 논토양 단면의 수분함량 및 전기전도도 모니터링

To obtain informations on vertical movements of water and solute in rice paddy field during the growing season, soil water contents and bulk electrical conductivities (${\sigma}_a$) were monitored using Time Domain Reflectometry. Soil water contents with depth showed ${\varepsilon}$-shaped profiles constituting of partly saturated zones at top and bottom layers and unsaturated zones (20-100cm) between them. Analysis by fitting with a van Genuchten-type model showed that soil water contents at 60cm were affected by both water supplied from surface water and groundwater, but at 80cm mainly affected by groundwater. Water percolation at the rate of 2cm $day^{-1}$ rates were, but large fluctuation from 10 to 38cm $day^{-1}$ in C1 layer (60-90cm). Therefore, it can be said that any water or solute entering C1 layer is very rapidly transported to C2 layer, especially during the period of high groundwater table staying, and retarded to a relatively constant percolation rate in C2 layer. This can be manifested by the fact that rapid decrease and steady increase of electrical conductivities at 50 and 110cm depth respectively, were found around that period.

논토양 중 물질의 수직이동에 관한 정보를 얻고자 벼재배포장에서 TDR probe를 10cm간격으로 130cm까지 설치하고 1998년 5월 20일 부터 11월 3일까지 깊이별 용적수분함량 및 전체전기전도도 ${\sigma}_a$ 변화를 모니터링하였다. 1. 토양의 용적수분함량은 불포화지역(20-100cm)을 포함하는 ${\varepsilon}$형태의 profile을 보였고, C1층(60-90cm)은 수분함량 변화가 가장 큰 것으로 관측되었다. 2. 지하수위 변화에 대한 van Genuchten 수분보유특성 함수로 fitting한 결과 깊이 60cm 지점은 표면담수와 지하수에 의해 영향을 받지만, 깊이 80cm에서는 주로 지하수에 의해서만 영향을 받는 것으로 판단되었다. 3. 토양 층위별 용탈수량에서 깊이 130cm이하로 이동되는 수분은 약 2cm $day^{-1}$로 거의 일정했지만 지하수위가 높은 시기에 C1층은 매우 높은 수리전도도(최고 38cm $day^{-1}$)를 나타내었다. 4. C1층으로 유입되는 용질은 매우 빠른 속도로 C2층으로 이동하고 C2층에서 지체된 후 비교적 일정한 속도로 하부로 이동하는 것으로 판단되었고, 시험기간 중 수분함량 변화가 거의 없었던 50, 110cm 지점의 ${\sigma}_a$ 변화를 통해 이를 확인할 수 있었다. 벼를 재배하는 동안 장기간 표면이 담수상태로 유지된다하더라도 실제로 포화되는 지역은 표면으로부터 20cm 이내이며, 수분 및 용질의 이동은 그 이하의 불포화지역에서 지하수위의 상승과 하강, 그리고 빠른 투수속도를 가지는 토양층위의 존재 여부에 따라 크게 달라지는 것으로 판단된다.